站在后摩爾時代智能感知浪潮前端
——記重慶大學類腦感知與普適智能科學研究院周喜川青年科研團隊

干思思

“如果在未來10年中，scaling（尺寸縮?。┳叩搅吮M頭，我也不會覺得意外?！薄岢鲞@一觀點的，恰恰是摩爾定律的提出者戈登·摩爾。

在集成電路產業界，摩爾定律一直被奉為“金科玉律”。然而，隨著半導體器件的特征尺寸趨近物理極限，“摩爾定律已接近尾聲”的說法正被行業接受。當人類步入后摩爾時代，人工智能這一世界最重要的技術領域之一該向何處去？在國際環境日趨復雜的情況下，我國智能領域的頭部企業該如何應對無先進工藝可用的時代挑戰？這是我國相關領域科學家亟待解決的問題，也是重慶大學類腦感知與普適智能科學研究院院長（簡稱“重慶大學類腦研究院”）周喜川及其同伴們最為關注的問題。

“我們希望借鑒人類大腦的感知功能，通過研究類腦的信號處理方法與系統，來解決智能感知裝備小型化過程中面臨的看不清、存不下、傳不完、算不快等難題，以實現后摩爾時代人工智能在多領域應用的普適智能?！敝芟泊ㄈ缡窃忈屗麄儓F隊的愿景目標。

朝著這一愿景目標，近年來他們做了很多努力，無論是立足國需開展AI遙感探測研究，圍繞經濟主戰場進行智能駕駛及人工智能物聯網研究，還是迎難而上，聚集國家級青年人才，開展人工智能與集成電路領域前沿探索研究。一步一個腳印，既飽含著對“國之大者”的深度思考，也透露出他們將研究一一落到實處的堅定決心?！笆聦嵣?，推動我國智能感知領域發展不是一個人或一個團隊可以完成的，我們相信會有越來越多人參與到這份事業中來?！蔽∥∩匠?，一曲呼朋引伴、共創未來的覓音之曲悠然響起——

團隊部分成員合影

“國之大者”心中有數——聚焦人工智能感知關鍵問題

2021年上半年，周喜川受邀參加了華為在成都舉辦的學術年會。會上，他聚焦“后摩爾時代怎么辦？”這一議題作了演講報告?！敖鼛啄?，從中興事件到華為事件，中國在人工智能、集成電路等領域遭遇的困境和所做的努力大家都有目共睹，事實上，后摩爾時代對人工智能發展帶來的挑戰是巨大的，這已經成為行業先行者的共識，也是我們希望解決領域關鍵問題的原因所在。無論基于國家未來發展考慮，還是對領域企業的生死存亡來說，這些都是至關重要的問題，我們也想在這一賽道上作一點自己的貢獻?！薄皩覒鹇孕枨笠闹杏袛?，研究面向國家重大需求，面向經濟主戰場，解決行業發展的緊迫難題?！痹谥芟泊磥?，這些是他和所有科研工作者都應該瞄準的方向。

目標可以很宏大，但落腳點該放在何處？隨著摩爾定律放緩，類腦感知計算呈現出新的加速態勢，從遙感探測到自動駕駛，從安防、醫療到智慧城市……“AI+”落地越來越廣泛，隨之而來的是數據量的爆炸性增長，因算法、算力技術受限帶來的看不清、存不下、傳不完、算不快等問題，嚴重阻礙著人工智能在各領域的應用。

周喜川及其團隊夢想的落腳點恰放在此處。近年來，他和團隊致力于智能感知裝備小型化相關研究，解決了小型化光譜圖像探測載荷、信號質量與通信帶寬不足、載荷算力受限的關鍵技術挑戰，服務于遙感探測、智能汽車等國家重大需求，收獲了他們更為在意的價值感和成就感。

遙感技術是被譽為“千里眼”的現代科學技術。用《中庸》里的一句“致廣大而盡精微”來形容它較為合適——利用人造衛星、飛機等“至‘高’而望‘遠’”；運用各種傳感器高空間、光譜、溫度分辨率等功能，捕捉細微物體的特征和變化。當前，遙感技術已經被廣泛應用到軍事偵察、環境和氣象觀測等重要領域。但傳統遙感載荷技術已經難以滿足應用對其小型化、精度高等方面的需求，類腦AI技術的加持，讓傳統遙感插上了騰飛的翅膀。

AI遙感探測技術的發展瓶頸是計算帶來的難題。對此，周喜川和團隊早就有所儲備。早年針對低含量礦物遙感圖像數據數量不足、有效信號弱等科學問題，他和團隊提出知識驅動的小樣本深度學習與盲分析算法，較好解決了光譜數據小樣本學習、小信號解混的問題，相關代表作還入選了中國工程院FITEE院刊2015年度Top10 Cited十大影響力論文。

前幾年，周喜川帶領團隊基于小型高光譜探測載荷要實現圖像實時處理面臨的算力挑戰，研發了一種面向硬件的稀疏神經網絡算法，他們給這一算法起了個頗有重慶特色的名字——大腦殼（DANoC）算法。這是一種基于神經網絡技術發展的新技術，可以很好地運用到遙感衛星、無人機等領域，解決它們在發展過程中面臨的算不快的問題。

工欲善其事，必先利其器。有了在算法工具上的積累和沉淀，重慶大學類腦研究院成立后，周喜川和他所帶領的團隊一直致力于將研究搬下高閣實現落地。他們先后與中核集團、中國科學院科研院開展了深入合作，致力于感算一體小型化智能遙感探測裝備的研發。同時，還致力于推動AI遙感技術在三峽庫區生態監測上的應用，建立起空天地一體化的遙感監測網絡，服務國家對三峽庫區生態監測的重大需求。

汽車行業擁有龐大的產業鏈，在當今世界經濟活動中占有重要地位。自動駕駛已成科技強國搶奪未來出行話語權的主戰場，也是當前智能技術角逐的主戰場。但自動駕駛的發展并沒有那么順利，特斯拉、蔚來等相關事故讓不少人到了“談自動駕駛色變”的程度。究其原因，感知不足是重要因素?？床磺宓穆?，算不明的人，讓智能汽車發展遭遇瓶頸，這是周喜川及其團隊聚焦自動駕駛智能感知關鍵問題的原因所在。早前，他們曾面向自動駕駛對多光譜流媒體實時處理的需求，基于信息論進一步提升了算法視頻處理計算能效，據此設計了第二代“大腦殼算法”加速芯片。為解決車載感知技術在夜間探測能力不足、事故頻發這一難題，周喜川和團隊研發了多光譜感算一體探測系統。根據長安汽車與賽寶公司檢測，該系統將夜間目標識別與定位精度提高15%以上，已應用于長安多款智能駕駛量產車型。

上蒼穹依托智能遙感知細微動態，下神州聚焦智能汽車保未來暢通。無論是“上頂天”還是“下立地”，一桿秤始終堅守在周喜川及其同伴的心中，那就是——國需民需即我需。他相信，這也是很多跟他一樣奔跑在科研賽道上的人共同追求的目標。

科研成果孕育一方——人工智能服務地方經濟

“人工智能看似高高在上，但實際上已經滲透到我們生活的方方面面?！弊哌M周喜川及其團隊的研究世界，大家會發現這是一個盡顯科學魅力、服務一方百姓的奇妙智能世界：基于智能感知算法的高光譜遙感探測技術不僅可以通過監測水質的懸濁物、葉綠素、富養化物來實現對環境的定量監測，還可以很容易地識別分析出土壤的污染物；基于多光譜的感算一體探測系統研發的車載智能感知裝備可以讓自動駕駛汽車能夠更快、更精準地辨識和判斷出周圍的物體，大大提高其安全性能；除此之外，AIOT（智能物聯網）也是他們聚焦的一個重要領域，以此支撐起智慧城市、智慧工廠的構建和發展。從我們喝的每一滴水、用的每一度電；從工業領域的制造業，再到城市治理……人工智能早已無處不在，服務一方百姓。

“朝辭白帝彩云間，千里江陵一日還……”一首別具重慶韻味的古詩詞《早發白帝城》或許也最能演繹新時代科技發展的無窮魅力，如今，有了人工智能的錦上添花，悠悠古城重慶正煥發出充滿底蘊的勃勃新機。

近日，《重慶市建設國家新一代人工智能創新發展試驗區實施方案》印發。方案提出力爭到2022年，重慶市人工智能新型基礎設施保障體系和政策支撐體系基本建成，人工智能技術創新和產業發展進入全國第一方陣。事實上，重慶市對人工智能產業的支持已成持續之力，這得益于重慶得天獨厚的產業發展、地理位置等優勢。電子信息作為重慶市的支柱產業，其核心智能終端的表現形式——筆記本，全世界有1/4～1/3在重慶制造；重慶市還是全中國汽車產量的高地之一，擁有國家級協同創新平臺和多樣化的地理條件等，使其成為各大汽車技術研究院所、自動駕駛大賽的青睞之地；同時，重慶還是中國物聯網的重要聚集地之一，這里聚集了中國移動物聯網總公司等大批物聯網相關的重要企業和研究基地；與此同時，重慶大學楊士中院士及領域內的前輩在遙感領域積累起來的學科優勢……這些都是周喜川和他的團隊發展的根基。

一方水土孕育一方人，周喜川和他的團隊成員也希望自己所研能夠回饋父老鄉親，服務地方經濟發展，這是他們發自內心最誠摯的愿望。

以近年來周喜川及其團隊在AIOT方面所做的努力為例，從安防監控到智能網聯汽車等，人工智能構建起令人驚喜的智慧城市，周喜川及其團隊先后在領域內搭建起教育部唯一的物理信息社會可信計算重點實驗室和國家級的智慧城市智能網聯平臺；他們還與華為及領域內頭部企業合作，構建嵌入式人工智能國際標準，構建RISC-V生態建設中心；而在遙感領域，由重慶大學牽頭建設的三峽庫區安全與生態監測重慶實驗室正在謀劃籌建，周喜川及其團隊憑借在感知監測方面積累的優勢將有機會在其中貢獻力量……他們的目標很明確，就是要解決國家推進人工智能發展過程中亟須解決的問題，與華為、中電科等企業合作打造國家的戰略級科研力量。伴隨著一個個創新平臺的搭建和技術的孵化落地，嘉陵江畔，一派生機勃勃的盎然景象。

成天下之才者在教化——呼朋引伴共創智能未來

重慶大學類腦感知與普適智能科學研究院外景規劃圖

“就目前來講，我國電子信息類的人工智能人才還是非常緊缺的，特別是后摩爾時代，很多問題一個團隊即使有再多的人，解決的也只能是點上的問題，真正要解決問題還是要靠更多的年輕人聚沙成塔。我們的科學研究不敢說在全中國做得最好，但在人才培養上我們是非常認真的?！薄爸绿煜轮握咴谌瞬?，成天下之才者在教化”，自始至終，周喜川都將人才培養作為一種必備的使命情懷，愿意為其傾力奉獻，而他帶領的研究院也將人才培養作為所在重慶大學微電子與通信工程學院的一大平臺來加以建設和推進。這實際上基于團隊依托的重慶大學微電子與通信工程學院在相關方面積累的優良傳統和豐厚底蘊。同時，作為一家設在西永微電子園區內而非高校內的“特殊”研究院，研究院在選址上就透露了它“希望通過產學融合的方式，服務國家和成渝雙城經濟圈發展的重大需求，培養高端電子信息類的人工智能人才”這一愿景與初心。研究院既是科研平臺，同時也是電子信息類人工智能高端人才培養的基地。近年來，研究院依托信息物理社會可信服務計算教育部重點實驗室，聯合中電科、英特爾及重慶市地方政府共同在西永園區專門打造了一個類腦感知人才培養基地等，以此服務重慶市建設“國家人工智能試驗區”的重大需求。團隊成員包括一批愿意放棄企業高薪來到西部高校的港科大、清華畢業的青年博士。一支有情懷的青年科研團隊正在逐步發展壯大。

“高校人才培養和科學研究應打破學校與社會的邊界”，周喜川在培養人才上倡導的理念已經貫徹在研究院團隊建設和教育教學過程中，也因此收獲了碩果滿園：近年來，周喜川牽頭重慶30多所高校建立了ARM創新人才培養聯盟，并擔任秘書長，推動產學融合雙證人才培養模式創新，200多名重慶大學本科生獲得ARM工程師認證，該模式已在全國推廣，周喜川因此獲得ARM中國教學特別貢獻獎，并獲得重慶市教學成果獎一等獎。如今，越來越多對人工智能懷有學習興趣，愿意為國家在相關領域搶占先機貢獻己力的有志之士在共同理念的牽引之下，加入他們的事業版圖。

海納百川，兼容并蓄；呼朋引伴，共贏未來。站在后摩爾時代智能感知的浪潮前端，周喜川和他的伙伴們正朝著他們的愿景一步步邁進。風正好，揚帆行。